Svět t energie. Dana Drábová Státní úřad pro jadernou bezpečnost Praha

Transkript

1 Svět t energie Dana Drábová Státní úřad pro jadernou bezpečnost Praha

2 To je náš svět. A jiný nemáme...

3 Několik čísel: V současné době žije na Zemi více než 6,3 miliard obyvatel s průměrným ročním přírůstkem 1,3%. Každých 12 let se počet obyvatel zvyšuje o 1 miliardu. 79% světové populace žije v méně vyvinutých zemích (Asie, Afrika, Latinská Amerika). Přírůstek této populace je 1,6% ročně, až polovina obyvatel v méně vyvinutých zemích je mladší 15 let nejméně 2 miliardy této populace nemá přístup k elektřině Při zachování současných trendů bude v roce 2030 stále 1.4 miliardy lidí bez elektřiny V Indii je bez přístupu k elektřině 600 miliónů lidí, na rozdíl od Číny, kde 98% lidí přístup k elektřině má 1,3 miliardy nemá přístup k nezávadné pitné vodě 2,4 miliardy používá biomasu pro vaření a vytápění 2,5 miliardy lidí zde žije za méně než 2US$/den.

4 Dimenze udržitelnosti

5 Naše společnost existuje díky energii V zemích, jako je naše, energie nebyla v posledních letech předmětem velkého zájmu. Koneckonců, nezažívali jsme žádné významnější výpadky nebo přerušení dodávek

6 Výpadek dodávky elektřiny ve státě New York

7

8 Energie je vzácný zdroj Moderní energie vytvořila prosperitu Bez energie přestane být dostupné prakticky všechno, co dnes považujeme za běžnou součást života, někdy dokonce za přirozené právo: Pitná voda Zemědělství, dostatek potravin Hromadná doprava Elektřina Zdravotní péče

9 1GJ = 277,8 kwh

10

11 Je svět spravedlivý? Karáčí 400 kwh/obyv. Oslo kwh/obyv. 60 x více Svět bude spravedlivý, až všichni budou mít stejné možnosti včetně přístupu k elektrické energii

12 Lidé bez elektřiny

13

14 Svět se rychle mění století bude stoletím boje o přírodní zdroje růst populace, urbanizace, požadavky na koncentraci a stabilitu dodávek energií, ceny energií, rozpor mezi zdroji a poptávkou ochrana životního prostředí

15 Energie se nachází v centru napětí Populace Technologie Odpovědnost

16 Světová populace zatím explozivně roste tisíc lidí za den, průměrná spotřeba energie 50 kwh/den, potřebuji výkon 2kW

17 Vývoj světové poptávky po energii

18 Prognóza vývoje obnovitelných zdrojů

19 Co máme k dispozici? Jádro Uhlí Zemní plyn SOFC SNG Voda Geothermal Vítr Bioplyn PV

20 ZHODNOCENÍ RŮZNÝCH PALIVOVÝCH MOŽNOSTÍ Výhoda Nevýhoda Charakteristika Jaderná energie Ekonomické, stabilita dodávek Politicky kontroverzní Vhodné na základní zatížení Hnědé/ černé uhlí Plyn Voda Biomasa Ekonomické, stabilita dodávek Flexibilita výroby Ekologická Minimální emise a politicky přijatelná Vysoké emise CO 2 Ekonomická (a potenciálně politická) závislost na Rusku; vysoké náklady Výstavba velkých vodních elektráren ekologicky a politicky kontroverzní Logistická a skladovací náročnost limituje velikost elektráren na biomasu Vhodné na základní zatížení Výhodný na vykrytí výkyvů (např. balancování větrných elektráren) V ČR ideální pro systémové služby; má již ale pouze omezený potenciál Doplňkový, ale nejistý zdroj, dlouhodobě neověřený Žádné palivo není ideální z hlediska všech kritérií Je třeba najít vhodný mix Ekologie Sociální přijatelnost Ekonomika Bezpečnost dodávek Politická závislost na Rusku Vítr Nulové emise Negativní vliv na krajinu a nestabilita dodávek; v ČR tolik nefouká Nutné pokrytí instalované kapacity flexibilním zdrojem

21

22 Tři výzvy pro energetiku bezpečnost dodávek změny klimatu energie pro chudé Jakou roli bude při řešení energetického hlavolamu, který před lidstvem stojí, hrát jaderná energetika?

23 Koncentrace energie ev na částici Jaderná energetika Energie [ev] ev v molekule 0, ev v molekule Těžba uhlí Fosilní paliva Obnovitelné zdroje Feudální společnost Průmyslová revoluce Počet obyvatel: 0,8 1,3 2,5 5,4 8 miliard 1 ev = J

24 Koncentrace energie v uranu: Štěpením uranu se produkuje zhruba třímilionkrát více tepelné energie na jednotku hmotnosti než spálením fosilních paliv. Rozštěpením 1 kg 235U se uvolní zhruba 25 GWh tepla. Jaderná elektrárna s instalovaným výkonem 1000 MW a faktorem využitelnosti 91% (8,000 hodin za rok na plném výkonu) s účinností 30% vyrobí 27 TWh tepla ročně, potřebuje tedy přibližně jednu tunu 235U. Uvážíme-li přítomnost dalších štěpných izotopů (239Pu, 241Pu a 233U) v použitém jaderném palivu, sníží se roční množství spotřebovaného 235U na zhruba 640 kg. To odpovídá zhruba 30 t obohaceného uranu obsahujícího 3% 235U (palivové soubory se vyměňují po spotřebování zhruba 2/3 235U) a zhruba 165 t přírodního uranu (0.7% 235U, 99.3% 238U). Máme-li uranovou rudu obsahující 2 uranu, potřebujeme vytěžit t rudy. Pro srovnání: uhelná elektrárna s instalovaným výkonem 1000 MW a stejným faktorem využitelnosti potřebuje zhruba 3 milióny t uhlí.

25 Historie jaderné energie v 1932 objev neutronu kostce 1939 objev štěpné reakce (Hahn + Strassmann) 1942 (2.prosince) v Chicagu první kontrolovaná jaderná reakce (Enrico Fermi, SCRAM = safety control rod axe man) 1951 Idaho Falls (USA) první výroba el. proudu ve výzkumném reaktoru, EBR Obninsk (SSSR) první elektrárna dodávající do veřejné sítě (5MWe) 1956 podepsána smlouva o výstavbě A1 v Jaslovských Bohunicích (150 MWe) 1985 spuštěna elektrárna Dukovany 2000 spuštěna elektrárna Temelín

26

27 Experimental Breeder Reactor I (1951)

28 Jaderná energetika - několik čísel Bloky v komerčním provozu Instalovaný výkon, GW(e) Počet provozujících zemí Vyrobená elektřina, TWh (16%) Provozní zkušenost, r-y % 15.5% 15% Ve výstavbě Plánováno NA Uvažováno NA

29 Jaderné elektrárny ve světě: 439 bloků ve 31 zemích Počet obyvatel v plánujících zemích = 1 miliarda Provozují (30) Zvažují (43) Zajímají se (25) Alžírsko, Bangladéš, Bělorusko, Čile, Egypt, Indonésie, Irán, Jordánsko, Kazachstán, Malajsie, Maroko, Nigerie, Polsko, Saudská Arábie, Spojené Arabské Emiráty, Thajsko, Tunis, Turecko, Uruguay, Vietnam

30 Jaderné elektrárny u nás Dukovany 4x440 MWe V provozu od roku 2004 Celková produkce 80 TWh Temelín 2x1000 MWe V provozu od roku 1985 Celková produkce 280 TWh

31 Uran je třeba vytěžit a zpracovat

32 Uranová ruda Hexafluorid Plynná forma pro obohacení Pevné skupenství

33 Obohacování zvyšuje koncentraci U-235

34 Uranové pelety

35 Palivový článek

36 Palivové proutky naplněné peletami jsou poskládány do palivových článků

37

38

39

40 Olkiluoto 3

41

42

43

44 Rozestavěný třetí blok jaderné elektrárny Flamanville ve Francii

45

46

47 Závěr Jaderné elektrárny nejsou samospasitelným řešením ale mohou být výrazným příspěvkem k energetickým zdrojům. Výhodou je kompaktnost, stabilita dodávek, velmi malý objem paliva, relativně levná produkce (větší cena výstavby vykoupena levným provozem). Hodí se jako větší nebo velké zdroje, jejich provozování dlouhodobě ověřeno. V současnosti jsou nejmodernějším typem reaktory III. generace typy EPR, AP1000, ABWR spolehlivé, kompaktní a efektivní

48